DE2728666B1 - Einrichtung zur UEberwachung der Funktion von Elektromagneten - Google Patents

Description

• Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, die beispielhaft eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung zeigt, näher erläutert werden.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Überprüfung der Funktion eines Elektromagneten 1 besteht im wesentlichen aus einer Verstärkerschaltung 2, einer Spitzenwertmeßschaltung 4, einem Komparator 6, Monoflops 8 und 9, einer Speicherschaltung 10 und einem Meßwiderstand 12.
• Die Verstärkerschaltung 2 dient dazu, den jeweiligen Augenblickswert der am Meßwiderstand 12 liegenden Spannung zu messen und auf einen vorbestimmbaren Pegel anzuheben. Der Meßwiderstand 12 ist dem Elektromagneten 1 nachgeschaltet und wird von dem Spulenstrom des Elektromagneten durchflossen.
• Die Spitzenwertmeßschaltung 4, die ebenfalls einen Verstärker 14 aufweist, der die am Meßwiderstand liegende Augenblicksspannung auf den gleichen Pegel anhebt wie der Verstärker 2, speichert den Augenblicksspannungswert des Verstärkers 14 in einem Kondensator 16. Die Zeitkonstante der Schaltung 4 für die Aufladung ist nun vernachlässigbar klein gewählt, so daß die Schaltung 4 allen Aufladungsvorgängen sofort folgen kann. Die Zeitkonstante für die Entladung ist dagegen groß gegenüber der Geschwindigkeit eines Stromeinbruches und damit der Änderungsgeschwindigkeit der Spannung am Meßwiderstand, so daß die Spitzenwertmeßschaltung 4 schnellen Stromabnahmen nicht folgen kann.
• Der Komparator 6 vergleicht die Ausgangsspannungen des Verstärkers 2 und der Spitzenwertmeßschaltung 4.
• Beim Anlegen einer Spannung am Elektromagneten 1 wird die Speicherschaltung 10 über das Monoflop 9 gesetzt und das Monoflop 8 angesteuert. Dem Rücksetzeingang der Speicherschaltung 10 wird das Ausgangssignal des Komparators 6 zugeführt. Die Ausgänge des Monoflops 8 und der Speicherschaltung 10 sind in einem UND-Gatter 18 zusammengefaßt.
• Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Wird am Elektromagneten 1 eine Spannung angelegt, so werden praktisch gleichzeitig das Monoflop 8 angesteuert, das zu laufen beginnt und beispielsweise über die Dauer von 20 msec die Ansteuerung des UND-Gatters 18 unterbricht, und die Speicherschaltung 10 durch einen kurzen Impuls des Monoflops 9 gesetzt; das UND-Gatter 18 bleibt gesperrt. Durch das Anlegen der Spannung am Elektromagneten steigt der Strom in der Spule des Elektromagneten und damit der Strom durch den Meßwiderstand 12 nach einer e-Funktion an wegen der induzierten Gegenspannung. Die dem Strom proportionale Spannung (Augenblicksspannung) über dem Meßwiderstand 12 wird von der Verstärkerschaltung 2 und gleichzeitig von der Spitzenwertmeßschaltung 4 gemessen und von dieser sofort im Kondensator 16 abgespeichert. Die so gewonnenen beiden Meßwerte werden vom Komparator 6 verglichen.
• Solange die Stromkurve gleichmäßig nach der e-Funktion ansteigt, sind die beiden Meßwerte gleich und das Ausgangssignal des Komparators ist Null. Bei intakten Elektromagneten tritt aber durch die Bewegung des Ankers eine zusätzliche induzierte Gegenspannung zur angelegten Spannung auf und verursacht eine kurzzeitige Stromabnahme für die Dauer der Bewegung des Ankers, die sich in einer entsprechender Spannungsabnahme über dem Meßwiderstand 12 äußert. Diese kurzzeitige Abnahme des Augenblickswertes der Spannung wird von der Verstärkerschaltung 2 registriert, während die Spitzenwertmeßeinrichtung 4 wegen der hohen Entladekonstante ihren gespeicherten Meßwert beibehält. Die entstehende Spannungsdifferenz wird vom Komparator 6 festgestellt, der ein Ausgangssignal erzeugt, das die Speicherschaltung 10 innerhalb der Ablaufzeit des Monoflops 8 zurücksetzt.
• Hierdurch ist gesichert. daß nach Ablauf des Monoflops 8 und der Wiederkehr des High-Signals am Ausgang des Monoflops 8 keine UND-Bedingung am UND-Gatter 18 vorliegt und somit das Gatter gesperrt bleibt.
• Setzt der Komparator 6 in diesem Falle den Speicher 10 nicht zurück innerhalb der genannten Ablaufzeit des Monoflops 8, so hat sich der Anker nicht bewegt und es liegt ein Fehler vor, der dadurch angezeigt wird, daß das UND-Gatter 18 durchschaltet und ein Fehlersignal abgibt.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1.
2. Einrichtung zur Überwachung der Funktion von Elektromagneten mit beweglichem Anker, insbesondere von Elektromagneten in Magnetventilen von Kfz-Bremsanlagen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (2, 4,6) zum Messen und Abtasten von durch Ankerbewegungen hervorgerufenen Änderungen des den Elektromagneten (I) durchflie-Benden Stromes beim Anlegen eines Spannungssignrk z Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Abtasteinrichtung eine Einrichtung (2) züm Messen der dem Strom am Elektromagneten proportionalen Augenblicksspannung, eine Einrichtung (4) zum kurzzeitigen Speichern der Augenblicksspannung und einen Komparotor (6) zum Vergleichen der Ausgangsspannungen der beiden Einrichtungen (54) aufweist
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromagneten (1) ein mit den beiden Einrichtungen (2 und 4) verbundener Meßwiderstand (12) nachgeschaltet ist, der vom Spulenstrom des Elektromagneten durchflossen wird, und daß die beiden Einrichtungen (2 und 4) die am Meßwiderstand (12) liegende Spannung abgreifen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zum Messen eine Verstärkerschaltung ist und daß die Einrichtung (4) zum Speichern des Augenblickssignales eine Spitzenwertmeßschaltung ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speicherschaltung (10) vorgesehen ist, die von einem vom Ansteuersignal des Elektromagneten (1) abgeleiteten kurzen Impuls gesetzt und vom Ausgangssignal des Komparators (6) zurückgesetzt wird, daß ferner ein Monoflop (8) vorgesehen ist, das vom Ansteuersignal des Elektromagneten (1) angesteuert wird, und daß der Ausgang der Speicherschaltung (10) und der Ausgang des Monoflops (8) in einem UND-Gatter (18) zusammengefaßt sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) bzw. die Spitzenwertmeßschaltung (4) eine für die Aufladung vernachlässigbar kleine Zeitkonstante, jedoch eine gegenüber Anderungsgeschwindigkeiten der Spannung über dem Meßwiderstand (12) große Entladekonstante aufweist.

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Funktion von Elektromagneten, insbesondere von Elektromagneten in Magnetventilen von Kfz-Bremsanlagen.

   Die ständige Funktionsfähigkeit der Elektromagnete in den Magnetventilen von Kfz-Bremsanlagen ist von primärer Bedeutung für die Funktionssicherheit der Bremsanlage selbst, so daß eine Überwachung der Funktionsfähigkeit aus Sicherheitsgründen zweckmäßig isL Einrichtungen zum Feststellen von Unterbrechungen in der elektrischen Leitung zum Magnetventil, in der Spule selbst sowie von Kurzschlüssen in der Zuleitung sind bereits bekannt oder vorgeschlagen worden.

   Es können aber Funktionsstörungen aufgrund eines teilweisen Windungsschlusses in der Spule des Elektromagneten auftreten, der nicht so groß ist, daß ein Kurzschluß vorliegt, der aber die Magnetkraft des Elektromagneten so stark schwächt, daß der Anker nicht mehr bewegt wird. Außerdem können Funktionsstörungen aufgrund mechanischer Einflüsse auftreten.

   beispielsweise dadurch, daß der Anker klemmt oder festgerostet ist, wobei mit diesen mechanischen Störungen verstärkt gerechnet werden muß, wenn die Bremse bzw. das Ventil selten betätigt wird und zugleich die Gefahr besteht. daß korrosionsfördernde Substanzen auf den Elektromagneten einwirken können, beispielsweise im Winter durch Streumittel oder durch die in der Luft befindlichen Industrieabgase.

   Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mit der Funktionsstörungen des Elektromagneten der zuletzt genannten Art erkannt werden können.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

   Die Erfindung soll nachfolgend kurz erläutert werden.

   Bei der Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wurde das Phänomen ausgenutzt, daß induktive elektrische Verbraucher eine Spannung erzeugen, die der angelegten Spannung entgegengerichtet ist, so daß der Strom nicht sprunghaft, sondern nach einer e-Funktion gleichmäßig auf den Sollwert ansteigt (im Gleichstromkreis).

   Bei Elektromagneten mit wenigstens beweglichem Anker oder beweglicher Spule wird durch die Bewegung beispielsweise- des Ankers eine zusätzliche kurzzeitige Gegenspannung erzeugt, die zu einem Stromabfall für die Dauer der Bewegung des Ankers führt. Dieser Stromabfall bewirkt einen entsprechenden Spannungsabfall, d. h. eine Spannungsänderung im e-funktionellen Spannungsverlauf etwa in Form eines kurzzeitigen kleinen Spannungseinbruches, der erfindungsgemäß gemessen und abgetastet wird, beispielsweise an einem vom Spulenstrom durchflossenen Widerstand. Bleibt diese Spannungsänderung trotz Anlegen eines Eingangssignals am Elektromagneten aus, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß der bewegliche Teil des Elektromagneten sozusagen »festsitzt« durch Festklemmen, Festrosten oder infolge eines die Magnetkraft verringernden Windungsschlusses, und es liegt somit eine Funktionsstörung vor, die auf diese Weise erkannt werden kann.

   Vorteilhafte und zweckmäßige nähere Ausgestaltungen der technischen Lehre gemäß Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.

   Die vorliegende Erfindung gibt eine Einrichtung an, die unter geringem baulichen Aufbau eine wirksame Möglichkeit zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Elektromagneten bietet. Dies ist besonders wichtig in Anlagen mit wichtigen Schaltfunktionen, welche unter Umständen nicht so häufig ausgeführt werden. Als Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere blockiergeschützte Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, aber auch Einrichtungen in industriellen Anlagen in Betracht, in denen Elektromagnete zum Einsatz kommen.